[发明专利]一体化连接体支撑的电气共生固体氧化物燃料电池/电池堆反应器的制备方法

说明书

本发明提供一种一体化连接体支撑的电气共生固体氧化物燃料电池/电池堆反应器的制备方法，所述方法包括：通过设计并制备不同流道形状的造孔剂，之后逐层铺粉，再利用模压成型的方法，压制出自密封的一体化连接体坯体结构。并且在连接体坯体上表面多孔区域上利用丝网印刷的方式依次印刷阳极浆料、电解质浆料和阴极浆料，使得阳极覆盖连接体上表面多孔区域，电解质覆盖阳极功能层，然后经预烧排胶和焙烧收缩成型，制备得到自密封电池反应器。通过本发明的制备方法，有效的简化了电池反应器的制造工艺，降低了电池反应器的密封工作量，有利于降低电池的制造成本，促进固体氧化物电池的商业化推广。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池技术领域，特别涉及一种一体化连接体支撑的电气共生固体氧化物燃料电池/电池堆反应器的制备方法。

背景技术

电能-增值化学品共生固体氧化物燃料电池(电能-增值化学品共生SOFC)是一种通过电化学反应作用将燃料中所储存的化学能转化为电能，并同时产生高价值化学品的一种反应装置，在转化过程中会同时发生多种物理化学变化。与传统固体氧化物燃料电池(SOFC)只发电供能不同，电能- 增值化学品共生SOFC是一种特殊的燃料电池反应器，在发电的同时，还能获得有价值的化学品。同其他反应器相比，共生SOFC反应器提供了内部重整条件，极化电阻很小，燃料气体的利用率更高，并且具有电能稳定输出等一系列特点。因此，近年来对于共生SOFC的电池结构和组成研究日渐活跃，燃料气选择更加丰富，使得共生SOFC的研究具有实用价值。

通过构建共生质子导体SOFC，将乙烷在阳极侧进行选择性氧化转化，而不是完全氧化，不仅可以实现在无CO₂排放条件下的发电，还可以获得增值化学品乙烯。此外，质子导体电解质相比氧离子导体电解质具有更高的离子电导率，可在中低温下运行。并且，燃料极没有水生成，因此，不需要进行燃料循环。

但目前质子导体SOFC共生反应器的研究大部分集中于功能层材料尤其是阳极材料的开发设计上，质子导体SOFC共生反应器的结构和制备方法上的研究却很少。因此，急需研究人员开发出用于电气共生的反应器的制备方法。

发明内容

为解决上述相关技术中存在的问题，本申请提供一种可有效简化反应器制备工艺，提升反应器制备效率的一体化连接体支撑的电气共生固体氧化物燃料电池/电池堆反应器的制备方法，具体内容如下：

第一方面，本发明提供一种一体化连接体支撑的电气共生固体氧化物燃料电池反应器的制备方法，所述制备方法包括：

将氧化气体流道填充体放置于模具底部中间区域，并将第一前驱体粉末铺放于所述氧化气体流道填充体的孔洞中，将第二前驱体粉末铺放于所述模具底部边缘与所述氧化气体流道填充体之间，形成第一陶瓷粉末层；其中，所述第一前驱体粉末和所述第二前驱体粉末的铺放高度与所述氧化气体流道填充体的高度相同；

进一步地，在所述第一陶瓷粉末层上铺放第二前驱体粉末形成第二陶瓷粉末层；

进一步地，在所述第二陶瓷粉末层上方的中间区域放置还原气体流道填充体，并向所述还原气体流道填充体的孔洞中铺放第一前驱体粉末，在所述模具的边缘与所述还原气体流道填充体之间铺放第二前驱体粉末；其中，所述第一前驱体粉末和所述第二前驱体粉末的铺放高度相同，且大于所述还原气体流道填充体的高度；所述第一前驱体粉末的铺放面积大于所述第一前驱体粉末和所述第二前驱体粉末铺放面积的90％；

进一步地，对所述连接体复合粉末体进行压制，得到连接体坯体；

进一步地，在所述连接体坯体的上表面分别印刷阳极浆料、电解质浆料，并经干燥、固化，形成连接体支撑的固体氧化物燃料电池反应器第一半成品；

进一步地，对所述连接体支撑的固体氧化物燃料电池反应器第一半成品进行预烧和第一焙烧，得到连接体支撑的固体氧化物燃料电池反应器第二半成品；